轨道交通综合布线系统设计

1 轨道交通与综合布线系统

地铁、轻轨都是城市内部的轨道交通系统，是城市公交体系的一部分。与以往的公共交通工具相比，它具有运量大、速度快、污染小、能耗低、建设快、成本低等特点。大力发展城市轨道交通，对于缓解城市交通拥挤和改善城市大气环境具有十分重要的意义。

城市轨道交通系统一般由供电系统、环境控制系统、控制与运行系统、自动售检票系统、自动扶梯/ 电梯系统、通信系统、信号系统、消防报警系统、给排水系统等组成。在这些子系统的内部和子系统之间，不但存在着大量的信息交换，而且，这些信息的表现形式不仅有开关量，还有对干扰十分敏感的模拟量，因此，布线系统十分复杂。

随着数字技术的发展，轨道交通系统的数字化程度不断地提高，这也对布线系统提出了新的要求。综合布线系统本身所具有的兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性等优点，使其在轨道交通系统中的应用越来越普遍。

2 轨道交通布线系统的特殊性

轨道交通的特殊性，决定了轨道交通布线系统的特殊性。如图1 所示，轨道交通布线系统不仅要考虑系统的拓扑结构、传输性能，还要更多地考虑消防、管理、系统升级等方面的要求。

与民用、商用综合布线系统相比，在设计轨道交通布线系统时，还要考虑以下几个因素：

(1)布线系统的消防性能

地铁人流密集，一旦发生火灾，救援、疏导都有一定困难，因此，消防要求很严格。根据有关资料显示，火灾发生时，燃烧物散发出来的烟雾中含有大量的有毒物质。例如，火灾中会分解产生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氢化氰气体，能使人呛咳、窒息，极易造成人员死亡。在火灾丧生的人中，多数都是因为吸入过多的毒烟而窒息死亡的，而不是直接死于高温。

在轨道交通系统中存在着大量的电缆。因此，在缆线选用时除了满足阻燃要求外，还应该考虑到火焰的蔓延程度，燃烧时释放的热量、烟雾和毒气等因素。

(2)布线系统的电磁兼容性能

与传统的写字楼、校园网、生活小区等民用、商用布线系统相比，地铁布线系统具有更明显的数据分布特征。由于轨道交通采用电力牵引，来自一次线路和二次线路的干扰远远大于普通建筑群电梯系统的干扰，并且，信号传输线路与其他线路可能长距离平行布防，因此，在设计布线系统时，要充分考虑系统的电磁兼容性能及各种缆线之间的间距要求和屏蔽电缆光缆的应用。

(3)传输线路的可靠性

轨道交通系统的客流量很大，例如：上海地铁一、二、三号线的客流总量每个工作日都保持在130 万人次左右，周五更是达到140 多万人次，而香港地铁目前日均客流量可达230 万人次。轨道交通和其他交通方式不同的是，一旦发生事故，整个线路就必须停止运行，因此，运输中断带来的经济损失是十分巨大的，它关系到轨道交通公司和几百万人的利益，系统的配置应有冗余和备份。

(4)系统的可管理性

作为一个复杂的机电系统，发生故障是不可避免的，因此，如何在最短的时间内找到故障点并加以排除是一个关键问题。布线系统虽然是无源系统，但它就像人体的神经一样，联系着机电系统的每一个节点，它也是机电系统中关键的环节。因此，提高线缆连接的可管理性，会大大缩短故障定位时间。

(5)系统的可扩展性

随着数字化时代的到来，轨道交通运营商必然会增加许多新的设备或增值性服务来提高轨道交通系统的整体功能，因此，必须考虑到系统的可扩展性，以满足日后的系统改进、扩容等方面的需求。

(6)总体拥有成本

一套系统建成后，在使用过程中还会发生其他的维护费用。在设计布线系统时，应在现有条件下，提高系统拓扑结构的多态性，并做到合理的冗余。

3 布线系统设计

3.1 参照标准

目前，在设计轨道交通系统时，可参照住房和城乡建设部批准的、由北京市城建设计研究总院主编的《地铁设计规范GB 50157- 2003》。

《地铁设计规范GB 50157 - 2003》是国家标准，自2003 年8 月1 日起实施。标准中包括建议部分和强制要求部分，其中，第15 章对通信系统的设计提出了设计要求，包括传输系统、公务电话系统、专用电话系统、时钟系统、闭路电视监视系统等。此外，标准的21 章对运营控制中心的功能分区与总体布置、建筑与装修，特别是布线、供电、防雷与接地、消防与安全等方面提出了具体的规定和建议。 此外，作为综合布线系统的设计者，还应该遵守或参照IEC/ISO 11801 国际建筑布线标准和GB50311-2007、GB50312-2007 国家综合布线标准等。

3.2 拓扑结构设计

在轨道交通系统中，存在着多种网络形态，常用的是共享介质以太网、令牌环网、FDDI 等。以太网主要用于办公用计算机组网;令牌环网、FDDI 主要用于网络综合性能要求较高的设备组网。

在前几节中，已经论述了轨道交通系统的特殊性。为了适应轨道交通系统的需求，轨道交通系统的工控设备通常采用双机热备份技术，以便在故障发生后启用备用系统，并且，多采用全双工环状结构。另外，为了防止意外的损坏，还要进行线路的物理冗余设计，因此，网络拓扑结构通常为图2 所示。

图2 典型结构

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